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Exercicio termo
- 1. Exercício 1:
Para que os ciclos termodinâmicos tenham seu funcionamento correto é necessário que o calor seja transferido entre dois reservatórios térmicos com diferentes temperaturas, pois somente através desse gradiente é que teremos deslocamento de energia térmica. De acordo com as leis da física esse deslocamento segue o decréscimo do gradiente, isto é, a energia térmica sempre será transferida do reservatório de maior temperatura para o de menor, nunca ao contrário. Dentre os ciclos termodinâmicos podemos destacar os de refrigeração que são utilizados em equipamentos como refrigeradores, condicionadores de
ar e bombas de calor. Esses ciclos são capazes de promover a troca térmica de calor no sentido contrário, isto é, do reservatório de menor temperatura para o reservatório de maior temperatura.
Com base nos ciclos de refrigeração analise as seguintes afirmações:
a – Os ciclos termodinâmicos de refrigeração são inviáveis na prática pois violam as leis da física.
b – Os ciclos termodinâmicos de refrigeração só são capazes de promover a troca térmica entre o reservatório frio e o reservatório quente devido à adição de energia mecânica.
c – De acordo com a Lei de Conservação da Energia e da Primeira Lei da Termodinâmica a quantidade de energia mecânica adicionada em um ciclo de refrigeração é igual a quantidade de energia rejeitada pelo ciclo menos a quantidade de energia térmica adicionada nele.
d – Diferentemente de um refrigerador as bombas de calor são ciclos termodinâmicos de potência, cujo coeficiente de performance está relacionado com a quantidade de calor rejeitada no reservatório quente.
Das afirmações acima podemos dizer que estão corretas:
A Somente a afirmação b e d Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sans
serif"; msoasciifontfamily:Calibri; msoasciithemefont:minorlatin; msohansifontfamily:Calibri; msohansithemefont:minorlatin; msofareastlanguage:ENUS;}
B Somente a afirmação c Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif";
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C As afirmações b, c e d Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif";
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D As afirmações b e c Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; mso
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E Todas as afirmações Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; mso
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Exercício 2:
A figura abaixo (Temperatura x volume específico) mostra, para uma dada pressão, o comportamento da água em suas fases de líquido comprimido a vapor superaquecido. São dados os pontos a, b, c e d sob a linha de pressão constante.
Com base no diagrama apresentado, é incorreto afirmar que:
A O volume específico do ponto a é maior que o volume específico do ponto c , já que, para maiores temperaturas, há um aumento na agitação térmica molecular e o vapor superaquecido apresenta também um decréscimo em sua massa específica. Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm
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B Os pontos b, c e d estão encontramse na temperatura e pressão de saturação, isto é, neste caso a substância passa da fase líquida para a vapor numa pressão de 1 MPa e sem que haja alteração na temperatura de 179,91°C. Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msopara
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C Os pontos b e d correspondem aos estados de vapor saturado e líquido saturado, respectivamente. Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%;
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D O ponto a encontrase na região de vapor superaquecido, sendo que a temperatura está acima do ponto de ebulição para a pressão de 1 MPa. Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msopara
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E Dado o título de 80% para o ponto c, seu volume específico é de aproximadamente 0,20 m³/kg. Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; mso
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Exercício 3:
Um grupo de estudos buscou nas tabelas de um livro de termodinâmica o valor da energia interna de uma determinada substância que se encontra no estado de vapor superaquecido. O grupo obteve a informação de que alguns livros não fornecem os valores da energia interna específica u na região do vapor superaquecido, uma vez que essa propriedade pode ser rapidamente calculada por meio de uma expressão que utiliza outras propriedades fornecidas na tabela. O grupo verificou que esse era o caso. Considerando h como a entalpia, p a pressão e v o volume específico, o grupo aplicou, para obter u, a expressão:
A u = v – hp Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoascii
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B u = p + hv Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoascii
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C u = p – hv Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoascii
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D u = h + pv Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoascii
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E u = h – pv Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoascii
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Exercício 4:
O conceito de trabalho é amplamente conhecido dos estudos da mecânica, que o descreve em termos de força e deslocamento. Porém, a definição da mecânica não pode aplicarse de forma estrita na Termodinâmica, sendo, portanto, necessário descrever como uma determinada quantidade de substância produz, ou recebe, força por meio de um processo de compressão ou expansão de um gás. Com isso é possível expressálo por meio das propriedades do sistema.
Vamos considerar um gás que se encontra confinado em um sistema cilindropistão.
É evidente que o gás realiza um trabalho ao deslocar a fronteira do sistema à distância dx, apesar da resistência das forças exteriores.
No caso considerado, cada um dos 5 kg de gás que estão dentro do conjunto cilindropistão realiza um trabalho de 50 kJ para o deslocamento do pistão desde a posição x1 até a posição x2. Considerando que durante o processo a redução de energia interna é de 40 kJ/kg, e que as variações de energia cinética e potencial são desprezíveis; analise as afirmações abaixo e verifique a alternativa correta.
IDurante a expansão, cada quilograma de gás absorve 10 kJ de energia em forma de calor da vizinhança.
IIDurante a compressão o sistema composto pelo gás no interior do cilindro libera 150 kJ de energia na forma de calor para a vizinhança.
IIIDurante o processo de expansão o sistema absorve da vizinhança 150 kJ de energia na de calor.
IVDurante a expansão o sistema composto pelo gás no interior do cilindro absorve 50 kJ de energia na forma de calor da vizinhança.
V Durante o processo o sistema não troca energia na forma de calor com a vizinhança.
Estão corretas as afirmações:
A I e IV Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoasciifont
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B I e III Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoasciifont
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C II e III Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoasciifont
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D II e V Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoasciifont
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E III e V Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoasciifont
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Exercício 5:
Um conjunto cilindroêmbolo contém amônia na forma de líquido saturado. O êmbolo pode deslizar no interior do cilindro livremente e sem atrito. Fornecese calor ao conjunto. Assinale a alternativa correta:
A A temperatura da amônia aumenta enquanto houver líquido no cilindro. Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; font
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B O volume específico da amônia permanece constante. Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; font
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C A pressão da amônia aumenta durante o processo. Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; font
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D A temperatura da amônia permanece constante enquanto houver líquido no cilindro. Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widow
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E Nenhuma das alternativas anteriores é verdadeira. Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; font
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Exercício 6:
A caldeira para geração de vapor é um dos equipamentos energéticos mais importantes em uma planta de geração de energia utilizada em usinas termelétricas e nucleares. Durante este processo, grande quantidade de energia em forma de calor é liberada para o aproveitamento de uma substância que efetua o ciclo térmico, sendo que, dada sua grande disponibilidade, a mesma é frequentemente água. A história recente deste equipamento revela apreciáveis avanços nos parâmetros de geração atingidos.
Brevemente descrita em termos de funcionamento, água em estado líquido ingressa na caldeira impulsionada pela bomba de água de alimentação, sendo que devido ao calor absorvido dos gases quentes da combustão liberados na fornalha, ou devido a reação nuclear, a mesma atinge o estado de vapor superaquecido de elevada temperatura e pressão.
Para sua melhor compreensão, embora existam perdas de pressão durante o percurso da água pela caldeira, o processo é admitido à pressão constante, sendo os dados que aparecem na tabela abaixo aqueles que mostram de forma aproximada as condições de saturação na pressão de trabalho da citada caldeira.
P (kPa)
Tsat (oC)
vL (m3/kg)
vv (m3/kg)
uL (kJ/kg)
uV (kJ/kg)
8000
295
0,001384
0,023525
1300
2600
Resumidamente, tal processo pode ser representado no seguinte diagrama TemperaturaVolume considerando água como substância trabalho.
De acordo com a descrição prévia, podem ser feitas as seguintes afirmações:
I Os pontos 1, F e G estão sob a mesma temperatura de 295°C, o qual chamamos de temperatura de saturação para a pressão de trabalho da caldeira.
II Para um ponto da região de mistura cujo título seja de 0,9, a energia interna é aproximadamente 2470 kJ/kg
III O título do vapor no ponto G é igual a 1
IV No ponto F termina o processo de mudança de fase líquida para a fase vapor
V – O processo da substância entre os estados F e G ocorre à pressão e temperatura constante
São enunciados falsos:
A Os enunciados II e IV Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif";
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B Os enunciados I e IV Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif";
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C Os enunciados I e III Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif";
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D Só o enunciado IV Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; mso
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E Só o enunciado V Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; mso
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Comentários:
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Exercício 7:
No primeiro bimestre estudamos a Primeira Lei da Termodinâmica e vimos o balanço de energia. Porém, esse balanço de energia não é capaz de nos mostrar o sentido que os processos ocorrem. Para isso necessitamos da Segunda Lei da Termodinâmica.
Nenhum processo ocorre sem que atenda a 1° e 2° Lei da Termodinâmica.
As máquinas térmicas são dispositivos cíclicos onde o fluido de trabalho volta ao seu estado inicial ao fim de cada ciclo. Em uma parte do ciclo o trabalho pelo fluido enquanto que em uma determinada parte o trabalho é realizado sobre o fluido. Com isso, é possível determinar o trabalho líquido realizado por essa máquina térmica. Já a eficiência depende de como são executados os processos individuais e estes podem ser maximizados usando processos reversíveis.
Essas relações de eficiência e coeficientes de performance máximos só é válido devido ao corolário de Carnot.
Na prática os ciclos reversíveis não existem, pois irreversibilidades associadas a cada processo não podem ser eliminadas. O estudo dos ciclos reversíveis é importante para que possamos identificar o ponto de máximo desempenho e consequentemente buscamos melhorias aos processos reais a fim de nos aproximar ao máximo desses valores.
O ciclo reversível mais estudado é o Ciclo de Carnot, proposto em 1824 pelo engenheiro francês Sadi Carnot, chamada máquina térmica de Carnot, que é um ciclo teórico capaz de mostrar a eficiência máxima que um ciclo termodinâmico pode atingir.
De acordo seus conhecimentos ciclo de potência de Carnot podemos dizer que:
I Este ciclo de Carnot é composto por um conjunto de processos que representam uma expansão isotérmica reversível, uma expansão adiabática reversível, uma compressão isotérmica reversível e uma compressão adiabática reversível.
II Os ciclos teóricos de Carnot representam os ciclos com máxima eficiência, isto é, 100% de eficiência.
III – A região no gráfico onde ocorre o processo de compressão adiabática reversível é onde encontrase a caldeira, havendo uma grande quantidade de energia térmica adicionada, e por isso a temperatura de final é tão superior a temperatura inicial.
IV – A região no gráfico onde ocorre o processo de expansão adiabática reversível é onde encontrase a turbina, onde está ocorrendo a liberação de potência.
Das afirmações abaixo estão corretas:
A I, II, III Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoasciifont
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B I, III, IV Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoasciifont
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C II, IV Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoasciifont
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D I, IV Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoasciifont
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E I, II, IV Normal 0 21 false false false PTBR XNONE XNONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {msostylename:"Tabela normal"; msotstylerowbandsize:0; msotstylecolbandsize:0; msostylenoshow:yes; msostylepriority:99; msostyleparent:""; msopaddingalt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; msoparamargintop:0cm; msoparamarginright:0cm; msoparamarginbottom:10.0pt; msoparamarginleft:0cm; lineheight:115%; msopagination:widoworphan; fontsize:11.0pt; fontfamily:"Calibri","sansserif"; msoasciifont
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Exercício 8:
Máquinas térmicas reais são menos eficientes que máquinas térmicas reversíveis quando operam entre os mesmos dois reservatórios de energia térmica. A desigualdade de Clausius, enunciada por Rudolf Julius Emanuel Clausius (18221888), físico e matemático alemão, um dos fundadores dos conceitos da termodinâmica é a base para o desenvolvimento do conceito de Entropia, e é aplicado a qualquer ciclo a despeito do(s) corpo(s) a partir do qual o ciclo recebe energia térmica ou para os quais o ciclo rejeita energia em forma de calor. Ela representa o conceito dos ciclos reais (< 0) e teóricos (= 0).
Com base na desigualdade de Clausius identifique a afirmações incorretas.
I – Para ciclos reversíveis, σciclo terá um valor positivo, sendo que quanto maior seu valor numérico, maior será o efeito da irreversibilidade presente no sistema.
II – Para o ciclo de Carnot, σciclo terá um valor nulo.
III – A desigualdade de Clausius apresenta o sentido do processo, consequentemente consegue apresentar os ciclos que são impossíveis e para isso o valor de σciclo deverá ser nulo.
IV – A desigualdade de Clausius, apesar de grande importância no estudo teórico da termodinâmica, não é capaz de predizer o sentido do processo, sendo assim apenas utilizada para o desenvolvimento da propriedade Entropia.
A I, III
B I, IV
C III, IV
D II, IV
E I, III, IV
Comentários:
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Exercício 9:
Um bocal destinase a acelerar os gases de combustão após uma turbina de um Boeing 747700. Considerado o processo de escoamento do gás no bocal adiabático, assinale a alternativa correta:
